JP2595405B2

JP2595405B2 - 超電導磁気浮上式鉄道の可撓式分岐装置

Info

Publication number: JP2595405B2
Application number: JP4080133A
Authority: JP
Inventors: 章夫松浦; 篤司市川; 源八穴見; 一朗杉本
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 1992-04-02
Filing date: 1992-04-02
Publication date: 1997-04-02
Anticipated expiration: 2012-04-02
Also published as: JPH05280003A; US5287811A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超電導磁気浮上式鉄道
の可撓式分岐装置に係り、特に、Ｕ型ガイドウェイにお
いて、鋼の撓み易さを利用し、駆動装置が少なく、かつ
磁気抗力の小さな可撓式分岐装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
トラバーサ方式、すなわち、複数の転轍桁を回動可能に
連結し、該各転轍桁を支持する台車を運動させて転轍方
向に移動させ、該台車を緩衝装置とブレーキ手段によっ
て停止位置に停止させた後、ロック装置で位置決めする
ことにより、転轍を行なう構成となっている（例えば、
特開平１−２６９６６８号公報、特公昭６１−５３４８
４号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の超電導磁気浮上式鉄道の分岐装置においては、
複数の転轍桁を設けるために、それに伴う駆動装置を多
く設置する必要があり、また、それらを同期をとって操
作する煩雑さがあり、更にその保守に多大の費用を要す
るといった問題があった。

【０００４】また、従来のものは、コンクリート構造で
あり、その重量が大きい。更に、トランスラピッドやモ
ノレールの場合は、分岐桁がＩ型又は箱型であるため、
桁を撓ませるのは比較的容易である。しかしながら、超
電導磁気浮上式鉄道のガイドウェイはＵ型構造であるた
め、断面が変形しないように、撓ませるには、解決すべ
き問題が存在している。すなわち、（１）まず、鋼製とする場合は、磁気抗力を小さくする
ための工夫が必要である。（２）車両載荷と分岐装置としての撓みが繰り返し発生
するため、疲労損傷が発生しないようにする必要があ
る。

【０００５】本発明は、上記問題点を解決するために、
Ｕ型ガイドウェイにおいて、鋼の撓み易さを利用し、駆
動装置が少なく、軽量であり、転換時間を短縮すること
ができるとともに、磁気抗力の小さな超電導磁気浮上式
鉄道の可撓式分岐装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、Ｕ型ガイドウェイを有する超電導磁気浮
上式鉄道の可撓式分岐装置において、中央に一体的に配
置され、固定部から先端部に向かって徐々に断面剛性が
減少する低磁性鋼からなる可撓構造主桁と、該主桁と一
体化される低磁性鋼からなる横桁と、該横桁間に敷設さ
れ、横方向の剛性を持たないように支持される走行路コ
ンクリートパネルと、該横桁の垂直部にヒンジ支承で結
合され、地上コイルが設置され、軌道路側壁を構成する
短スパンのコンクリートパネルと、前記先端部を駆動
し、乗り心地加速度レベルから決まる最小曲線半径を下
回らない線形を形成可能な駆動装置と、該先端部の移動
完了後に前記主桁の動きを拘束するストッパ装置及びロ
ック装置とを設けるようにしたものである。

【０００７】また、前記横桁は、固定部支点横桁、所定
間隔に配設される中間部支点横桁、先端部支点横桁、及
びこれらの横桁間に配設される中間部横桁を有する。更
に、前記中間部支点横桁及び先端部支点横桁に、転轍を
行なう時に支点横桁の回転運動を妨げない支承構造及び
可撓構造主桁との連結部を有する台車を具備する。

【０００８】

【作用】本発明によれば、上記のように構成したので、
Ｕ型ガイドウェイでありながら、先端部一カ所を駆動す
るだけで計画線形に曲げることができる。また、主桁は
均等に応力が生ずるように、主桁の幅と主桁の厚みを考
慮して、断面形状を決めているので、金属疲労の影響を
最小限に抑えることができる。

【０００９】その主桁及び横桁は低磁性鋼で作られ、し
かも超電導磁石から離れて配置されているので磁気抗力
が小さい。更に、横方向の荷重に対しては、支点部横桁
の剛性を増し、全体的なねじりにも問題ないように構成
している。また、分岐装置の転換時間を短くすることが
できる。つまり、従来はその転換時間が３０秒であった
ものが、１５秒程度に短縮することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１は本発明の実施例を示す超
電導磁気浮上式鉄道の可撓式分岐装置の右方進路を構成
した時の平面図、図２はその超電導磁気浮上式鉄道の可
撓式分岐装置の左方進路を構成した時の平面図、図３は
図１のＡ−Ａ線（固定部支点横桁）断面図、図４は図１
のＢ−Ｂ線（中間部支点横桁）断面図、図５は図１のＣ
−Ｃ線（中間部横桁）断面図、図６は図１のＤ−Ｄ線
（先端部支点横桁）断面図、図７は図１の中間部横桁付
近の斜視図である。なお、図３乃至図６の各断面図には
車体１１も示されている。

【００１１】これらの図に示すように、Ｕ型ガイドウェ
イを有する超電導磁気浮上式鉄道の可撓式分岐装置にお
いて、可撓構造主桁１は中央に一体的に配置され、固定
部から先端部に向かって徐々に断面剛性が減少する低磁
性鋼からなる。ここで、固定部から先端部に向かって徐
々に断面剛性を減少させるためには、例えば、可撓構造
主桁１は矩形管状をなし、図１のＡ−Ａ線断面部（固定
部）において、幅Ｗ₁（図３参照）であり、図１のＢ−
Ｂ線断面部（中間部支点横桁）において、幅Ｗ₂（図４
参照）であり、図１のＣ−Ｃ線断面部（中間部横桁）に
おいて、幅Ｗ₃（図５参照）であり、図１のＤ−Ｄ線断
面部（先端部支点横桁）において、幅Ｗ₄とすると、そ
れらの幅は固定部から先端部に向かって徐々に小さくな
るように構成する。つまり、Ｗ₁＞Ｗ₂＞Ｗ₃＞Ｗ₄の
関係にある。

【００１２】また、幅を一定にして、矩形管状の可撓構
造主桁の厚みが固定部から先端部に向かって徐々に小さ
くなるように構成することもできる。その場合、可撓構
造主桁１は、適切な曲率半径を得るとともに、応力に対
する耐力を具備することが必要であるために、可撓構造
主桁１の幅と厚みの両方を考慮して、固定部から先端部
に向かって徐々に断面剛性が減少する構成とする。

【００１３】その可撓構造主桁１に低磁性鋼からなる横
桁が一体化される。その場合、可撓構造主桁１と横桁間
には絶縁継手１９を設ける。横桁としては、固定部支点
横桁２、中間部支点横桁３、先端部支点横桁４が所定間
隔に配設され、更に、それらの横桁間に中間部横桁５が
配置される。それらの横桁は横方向の剛性を持たない低
磁性鋼からなる。

【００１４】また、走行路コンクリートパネル６は、該
横桁間に敷設され、横方向の剛性を持たないように支持
される。例えば、走行路コンクリートパネル６は、４点
で支持され、それらのうち、１点は回転のみ拘束しない
ように固定されるが、その他の３点は横桁上で、可撓構
造主桁１の曲がりに応じて、相対的に移動可能になるよ
うに支持される。

【００１５】また、短スパンのコンクリートパネルは、
地上コイルを有し、各横桁の垂直部２ａ，３ａ，４ａ，
５ａに、４点で支持され、それらのうち１点は回転のみ
拘束しないように固定されるが、他の３点は横桁との間
で可撓構造主桁１の曲がりに応じて相対的に移動可能に
弾性的に支持される。また、中間部支点横桁３に設けら
れる支持用台車１７及び先端部支点横桁４に設けられる
駆動用台車１０は、可撓構造主桁下面に車両進行方向に
長い小判形の穴を設け、その台車の中央部に設けた円筒
形の鋼棒を嵌めて結合し、それによって可撓構造主桁が
台車に対して車両進行方向に動こうとする動き（例え
ば、温度上昇時の主桁の伸び、主桁の軌跡）を妨げず、
直線運動をする台車に対して可撓構造主桁の回転運動を
妨げない結合部を設ける。なお、ここで、車両進行方向
の力（推進力や制動荷重等）は固定部で受ける。台車に
はその結合部のほかに主桁の重量を支え、かつ転轍を行
なう時の支点横桁の回転運動を妨げないように、その横
桁との接触面で滑らせる支承構造を有する。

【００１６】このように、可撓構造主桁１からの張り出
し部は、横方向の剛性を持たず、可撓構造主桁１の曲が
りを許容することができる。そして、横方向の荷重に対
しては、支点横桁の剛性を増して、全体的なねじりに対
する強度を高めるようにしている。以下、更に、各部に
ついて具体的に説明する。

【００１７】図３に示すように、固定部支点横桁２にお
いては、固定装置９により先端部支点横桁で作用した駆
動力による曲げモーメントを支点部基礎８に伝える。な
お、固定装置９は通常はアンカーボルトであるが、コン
クリートにより固定部支点横桁２を支点部基礎８に直接
固定するようにしてもよい。また、固定部支点横桁２の
垂直部２ａには地上コイル１３を有する軌道路側壁を構
成する短スパンコンクリートパネル７が設置される。

【００１８】走行路コンクリートパネル６は、車体１１
が車輪１４（車輪走行時及び停車時に車体１１を支える
車輪であり、通常はゴムタイヤが使われる。）で走行す
る場合には、車体１１の荷重を受ける。浮上走行時には
隙間を塞ぐ他の材料と共に騒音防止に役立つ。また、地
上コイル１３は、車体１１を浮上、案内、推進するコイ
ルからなり、この地上コイル１３に対向して、車両に搭
載される超電導磁石１５が設けられる。補助案内装置１
２は車両横荷重を短スパンコンクリートパネル７に伝え
る。つまり、短スパンコンクリートパネル７は、クエン
チなどの異常時や車両走行時には補助案内装置１２を介
して車両の横荷重を支える。

【００１９】また、詳細に後述するが、先端部支点横桁
４に作用した駆動力は、固定部支点横桁２で最大曲げモ
ーメントが発生する。可撓構造主桁１の曲げモーメント
は主桁断面を増加して対応するが、横桁との取付部の溶
接は、金属疲労で割れが発生しやすい。この部分には、
添接板１８を設けて、定期的に横桁との取付部を取り換
えるようにする。つまり、局部的に取り替え可能な構造
とすることにより金属疲労による溶接の割れに対応する
こともできる。

【００２０】図４に示すように、中間部支点横桁３にお
いては、支点横桁の基礎であり、通常はコンクリート製
の橋脚である支点部基礎８上に駆動装置を設けない支持
用台車１７が設けられ、可撓構造主桁１を支え、移動の
際にはその動きを妨げないように、追従して移動する。
支点部基礎８の両側には可撓構造主桁１の過移動を制限
するストッパ装置１６及びロック装置（図示なし）が設
けられる。また、走行路コンクリートパネル６は中間部
支点横桁３上に短スパンコンクリートパネル７は中間部
支点横桁３の垂直部３ａに配置される。

【００２１】図５に示すように、中間部横桁５は、走行
路コンクリートパネル６及び短スパンコンクリートパネ
ル７を支える桁であり、張り出し梁部は鋼製とするが、
垂直部５ａは磁気抗力が大きくなる場合はＳＲＣ（鉄骨
鉄筋コンクリート）構造とすることができる。図６に示
すように、先端部支点横桁４においては、固定部に電動
機２１と、これによって駆動され、直線的に往復運動が
可能な駆動機構２２を有する駆動装置２０が設けられ、
その駆動装置２０により、支点部基礎８上の先端部支点
横桁４が駆動される。つまり、先端部支点横桁４の下方
には駆動用台車１０が設けられ、先端部支点横桁４が軌
道と交叉する方向に押されたり、引かれたりすることに
より、可撓構造主桁１は乗り心地加速度レベルから決ま
る最小曲線半径を下回らない線形をなすように、撓ませ
ることができる。４ａは先端部支点横桁４の垂直部であ
る。

【００２２】ここでは、図６に示すように、先端部支点
横桁４が右端のストッパ装置１６に位置する状態にある
場合、つまり、図１に示すように、超電導磁気浮上式鉄
道の可撓式分岐装置は右方進路を構成している。また、
駆動装置２０の駆動により、先端部支点横桁４が引かれ
て、左端のストッパ装置１６に位置する状態になると、
図２に示すように、超電導磁気浮上式鉄道の可撓式分岐
装置は左方進路を構成する。

【００２３】なお、図示していないが、各ストッパ装置
１６の位置にはロック装置を配備して、切換状態を保持
するようにする。ここで、ロック装置としては、例え
ば、台車が転かん位置にきてストッパに接触すると、ス
イッチが作動し、電磁装置を作動させて、台車の移動を
ロックするように構成する。また、適宜センサを配置す
るようにして、横桁の移動を確認することができる。

【００２４】更に、上記電動機２１に代えて、油圧ジャ
ッキにより、駆動用台車１０を駆動するようにしてもよ
い。また、駆動用台車１０に電動機を搭載して、駆動用
台車１０を自走させるように構成してもよい。上記した
ように、Ｕ型ガイドウェイの中央に長く延びる低磁性鋼
からなる可撓構造主桁１を配設する。この可撓構造主桁
１は断面剛性を変化させることによって、先端部一カ所
を動かしただけで計画線形に曲げることができる。

【００２５】また、均等に応力が生ずるように断面形状
を決めているので、金属疲労の影響を最小限に抑えるこ
とができる。横方向の荷重に対しては、支点部横桁の剛
性を増し、全体的なねじりにも問題ないように構成され
ている。更に、この可撓構造主桁１は低磁性鋼で作ら
れ、かつ超電導磁石から離れて配置されているので磁気
抗力が小さい。（Ａ）また、磁気による走行抵抗（磁気抗力）を所定の
レベルまで低減するために、変動磁場解析を行ない、次
のような対策を講じている。

【００２６】（１）構造部材をすべて低磁性鋼とする。（２）磁気抗力の最も大きくなる可撓構造鋼主桁を、車
両の両者の超電導磁石から最も遠い桁中央部に配置す
る。（３）超電導磁石に最も近い張り出し部の横桁の鋼材を
できるだけ分割し、誘導渦電流を減らす。

【００２７】（４）主桁と横桁との間に絶縁継手を設
け、誘導渦電流が相互に流れるのを遮断する。（５）超電導磁石に最も近い横桁の垂直部にＳＲＣ構造
を採用した。これにより、磁気抗力を減らすために鋼材
を分割しても、構造上の耐力を確保できる。（Ｂ）更に、線路容量を増加させるために、ネックの一
つである分岐装置の転換時間の短縮を、以下のようにし
て達成した。

【００２８】（１）従来のコンクリート構造を鋼構造に
変え、分岐装置を軽量化した。（２）可撓構造鋼主桁の断面剛性を計画的に変化させ、
先端部１カ所を駆動するだけで所定の線形となるように
構成した。（３）駆動箇所を先端部１カ所とし、他の支承部はパッ
シブなストッパ装置だけですむようにして、駆動系統、
位置検知系統および信号系統を簡略化した。（Ｃ）故障の少ない分岐装置とするため、次のような配
慮をして装置の信頼性を向上させた。

【００２９】（１）駆動装置、信号系統の簡略化によ
り、部品点数を減らした。（２）分岐装置全体を軽量化することにより、駆動装置
の負担を低減させた。（Ｄ）装置の耐久性上問題となる疲労性能を向上するた
めに、次のような構成としている。（１）可撓構造鋼主桁の断面剛性を計画的に変化させ、
局部的な応力集中が生じないように構成した。

【００３０】（２）これまでの実績で疲労が問題になる
可撓構造鋼主桁と固定部支点横桁間に添接板を設けて、
その部分のみを交換可能な構造とした。このように構成することにより、分岐装置として撓ませ
た場合の耐力、線形、高速走行時（直線）の横荷重に対
する耐力も満足することができる。また、磁気抗力につ
いても、従来のコンクリート構造を鋼構造に変えたにも
かかわらず、従来のものと同様の５．０ｋＮ／台車以下
に低減することができる。

【００３１】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。

【００３２】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、超電導磁気浮上式鉄道の可撓式分岐装置のＵ型
ガイドウェイにおいて、鋼の撓み易さを利用し、駆動装
置が少なく、軽量であり、転換時間を短縮することがで
きるとともに、磁気抗力を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す超電導磁気浮上式鉄道の
可撓式分岐装置の右方進路を構成した時の平面図であ
る。

【図２】本発明の実施例を示す超電導磁気浮上式鉄道の
可撓式分岐装置の左方進路を構成した時の平面図であ
る。

【図３】図１のＡ−Ａ線（固定部支点横桁）断面図であ
る。

【図４】図１のＢ−Ｂ線（中間部支点横桁）断面図であ
る。

【図５】図１のＣ−Ｃ線（中間部横桁）断面図である。

【図６】図１のＤ−Ｄ線（先端部支点横桁）断面図であ
る。

【図７】図１の中間部横桁付近の斜視図である。

【符号の説明】

１可撓構造主桁２固定部支点横桁２ａ固定部支点横桁の垂直部３中間部支点横桁３ａ中間部支点横桁の垂直部４先端部支点横桁４ａ先端部支点横桁の垂直部５中間部横桁５ａ中間部横桁の垂直部６走行路コンクリートパネル７軌道路側壁を構成する短スパンコンクリートパネ
ル８支点部基礎９固定装置１０駆動用台車１１車体１２補助案内装置１３地上コイル１４車輪１５超電導磁石１６ストッパ装置１７支持用台車１８添接板１９絶縁継手２０駆動装置２１電動機２２駆動機構

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｕ型ガイドウェイを有する超電導磁気浮
上式鉄道の可撓式分岐装置において、（ａ）中央に一体
的に配置され、固定部から先端部に向かって徐々に断面
剛性が減少する低磁性鋼からなる可撓構造主桁と、
（ｂ）該主桁と一体化される低磁性鋼からなる横桁と、
（ｃ）該横桁間に敷設され、横方向の剛性を持たないよ
うに支持される走行路コンクリートパネルと、（ｄ）該
横桁の垂直部にヒンジ支承で結合されるとともに、地上
コイルが設置され、軌道路側壁を構成する短スパンのコ
ンクリートパネルと、（ｅ）前記先端部を駆動し、乗り
心地加速度レベルから決まる最小曲線半径を下回らない
線形を形成可能な駆動装置と、（ｆ）前記先端部の移動
完了後に前記主桁の動きを拘束するストッパ装置及びロ
ック装置とを具備する超電導磁気浮上式鉄道の可撓式分
岐装置。
【請求項２】請求項１記載の超電導磁気浮上式鉄道の
可撓式分岐装置において、前記横桁は、固定部支点横
桁、所定間隔に配設される中間部支点横桁、先端部支点
横桁、及びこれらの横桁間に配設される中間部横桁を有
する超電導磁気浮上式鉄道の可撓式分岐装置。
【請求項３】請求項２記載の超電導磁気浮上式鉄道の
可撓式分岐装置において、前記中間部支点横桁及び先端
部支点横桁に台車を具備する超電導磁気浮上式鉄道の可
撓式分岐装置。
【請求項４】請求項１記載の超電導磁気浮上式鉄道の
可撓式分岐装置において、前記地上コイルは推進コイ
ル、浮上コイル、案内コイルを含む超電導磁気浮上式鉄
道の可撓式分岐装置。
【請求項５】請求項１記載の超電導磁気浮上式鉄道の
可撓式分岐装置において、前記横桁を分割してなる超電
導磁気浮上式鉄道の可撓式分岐装置。
【請求項６】請求項１記載の超電導磁気浮上式鉄道の
可撓式分岐装置において、前記主桁と横桁との間に設け
られる絶縁継手を具備する超電導磁気浮上式鉄道の可撓
式分岐装置。
【請求項７】請求項１記載の超電導磁気浮上式鉄道の
可撓式分岐装置において、前記駆動装置は、電動機又は
油圧ジャッキにより駆動用台車を駆動し、もしくは駆動
用台車に電動機を取り付けて駆動用台車が自走するよう
にした超電導磁気浮上式鉄道の可撓式分岐装置。
【請求項８】請求項３記載の超電導磁気浮上式鉄道の
可撓式分岐装置において、前記中間部支点横桁及び先端
部支点横桁に設ける台車は、前記主桁の下部においてそ
の台車に対して車両進行方向に動こうとする前記主桁の
動きを妨げず、かつ駆動方向には前記台車と前記主桁が
一体となって動く連結部を台車中央に具備し、台車の両
端には支点横桁から伝達する桁の重量を支え、かつ転轍
を行なう時の支点横桁の回転運動を妨げない支承構造を
有する超電導磁気浮上式鉄道の可撓式分岐装置。
【請求項９】請求項１記載の超電導磁気浮上式鉄道の
可撓式分岐装置において、前記ストッパ装置及びロック
装置は、前記主桁の線形を変更可能に取り付け位置を設
定してなる超電導磁気浮上式鉄道の可撓式分岐装置。
【請求項１０】請求項２記載の超電導磁気浮上式鉄道
の可撓式分岐装置において、前記固定部支点横桁は、支
点部基礎に完全に固定せず、乗り心地加速レベルから決
まる最大折れ角を上回らない角度に回転を許容する支点
部構造を具備する超電導磁気浮上式鉄道の可撓式分岐装
置。
【請求項１１】請求項３記載の超電導磁気浮上式鉄道
の可撓式分岐装置において、前記中間部支点横桁に設け
られる台車が移動中の突風などの横荷重により過大な速
度で動かないように、また所定速度で動く時には動きを
妨げない油圧ダンピング装置を具備する超電導磁気浮上
式鉄道の可撓式分岐装置。